Особенности генетического аппарата вирусов. днк-содержащие и рнк-содержащие вирусы

 

Онкогенность аденовирусов.

 

Многие аденовирусы человека и животных в экспериментальных  условиях проявляют онкогенную активность. Особенно четко эта активность проявляется  при заражении новорожденных  сирийских хомячков, у которых  спустя несколько недель на месте  инъекции появляются саркомы, не содержащие инфекционного вируса. Аденовирусы  представляют большой интерес как  одна из лучших моделей для изучения вирусного канцерогенеза.

 

Онкогенность ретровирусов.

 

В этой группе известны вирусы саркомы кур, мышей, кошек и обезьян. У человека примером ретровирусного канцерогенеза является острый Т-клеточный лейкоз. Эндемичные районы заболевания - юг Японии, Западная Индия, Центральная Африка.

 

Изучения данного вопроса  требует дальнейших больших усилий.

 

5. Трансдукция. 

 

Трансдукция (от лат. transductio - перемещение) передача генетического материала от одной клетки к другой, что приводит к изменению наследственных свойств.

 

Явление трансдукции было открыто американским ученым Д. Ледербергом и Н. Циндером в 1952 году. Особые бактериальные вирусы - умеренные фаги - в процессе вегетативного размножения способны случайно захватывать и переносить в другие клетки любые участки ДНК, разрушенных ими клеток. Длина переносимого отрезка ДНК определяется размером белковой оболочки фаговой частицы и обычно не превышает 1-2 % бактериального генома. Переносимый отрезок может содержать несколько генов.

 

Поскольку вероятность успешной трансдукции зависит от расстояния между генами в молекуле ДНК, образующих хромосому бактерии, явления трансдукции  широко используется при составлении  генетических карт хромосом бактерий. Генетический материал фага в таких  частицах отсутствует. Поэтому при  вводе ДНК в клетку они не осуществляют все функции фага: размножение, разрушение клетки. Внесенный фрагмент может  существовать в клетке в виде дополнительного  генетического элемента, обладающего  функциональной активностью. Такой  фрагмент не способен воспроизводится  при каждом делении клетки, поэтому  он передается в одну из дочерних клеток. За исключением этой клетки свойство всего остального потомства не изменяются. В дальнейшем фрагмент может быть либо разрушен, либо внесен в хромосому  бактерии, заменив в ней гомологичный участок ДНК. В последнем случае новые признаки, приобретенные клеткой - трансдуктантом, будут свойственны всему потомству клетки.

 

Существует группа бактериофагов, способных переносить лишь определенные гены, расположенные рядом с местом вхождения генома фага в хромосому  бактерии при разрушении (лизогенизации) .

 

Молекулярный механизм трансдукции  в настоящее изучен недостаточно.

 

6. Вирусы животных, растений  и человека.

 

Вирусы растений.

 

О том, что растения болеют, люди узнали в те далекие времена, когда перешли на оседлое земледелие. Земледельцы как могли лечили растения, старались предотвратить массовое поражение. Один из возбудителей болезней растений - вирус табачной мозаики. Подобный вирус встречается у картофеля, томатов, цветов, плодовых и ягодных культур. Одним из признаков вирусного поражения является изменение окраски цветов в поколения (например тюльпанов) и изменения окраски листьев (желтуха растений) .

 

Безвирусные и вирусоустойчивые растения.

 

Разработка эффективных  противовирусных мероприятий основаны на характерной особенности каждого  вируса растений, на передаче заболевания  от одних растений другим. Применяется  термическая обработка, химиотерапия, сочетание этих способов (опрыскивание растений или насыщения атмосферы  термокамеры ингибиторами вируса) .

 

Используется также метод, названный культурой меристемы. Метод, основан на том, что в различных  тканях растений вирусы распространены не равномерно, а некоторых частях отсутствует (например в клетках  меристемы, в точках раста) . Данный участок в стерильных условиях вырезается и является материалом для получения здорового потомства.

 

Вирусы животных и человека.

 

Наряду с вирусами растений существует опасные возбудители  болезней животных и человека. Это - оспа, полиомиелит, бешенство, вирусный гепатит, грипп, СПИД и т.д. Многие вирусы, к которым чувствителен человек, поражает животных и наоборот. Кроме того некоторые животные являются переносчиками вирусов человека, при этом не болея.

 

Кратко остановимся на некоторых вирусных заболеваниях.

 

Оспа - одно из древнейших заболеваний. Описание оспы нашли в египетском папирусе Аменофиса 1, составленного за 4 тыс. лет до нашей эры. Возбудитель оспы - крупный, сложно устроенный ДНК-содержащий вирус, размножающийся в цитоплазме клеток, где образуются характерные включения. В настоящее время оспа человека ликвидирована в мире при помощи вакцинации.

 

Полиомиелит - вирусное заболевание, при котором поражается серое  вещество центральной нервной системы. Возбудитель полиомиелита - мелкий вирус, не имеющий внешней оболочки и содержащий РНК. Эффективным методом  борьбы с данным заболеванием является живая полиомиелитная вакцина.

 

Бешенство - инфекционное заболевание, передающееся человеку от больного животного  при укусе или контакте со слюной больного животного, чаще всего собаки. Один из основных признаков развивающегося бешенства - водобоязнь, когда у больного затруднено глотание жидкости, развиваются  судороги при попытке пить воду. Вирус бешенства содержит РНК, уложенную в нуклеокапсид спиральной симметрии, покрыт оболочкой и при размножении в клетках мозга образует специфические включения, по мнению некоторых исследователей, - "кладбища вирусов", носящие название телец Бабеша-Негри. Заболевание неизлечимо.

 

Вирусный гепатит - инфекционное заболевание, протекающее с поражением печени, желтушным окрашиванием кожи, интоксикацией. Заболевание известно со времен Гиппократа более 2-х тысяч  лет назад. В странах СНГ ежегодно от вирусного гепатита гибнет 6 тыс. человек.

 

ВИЧ - инфекция (СПИД) - о данном заболевании будет рассказано в  отдельной главе.

 

7. Интерферон.

 

Система интерферона является важнейшим фактором неспецифической  резидентности. Наряду со специфическим иммунитетом она обеспечивает защиту организма от множества неблагоприятных воздействий. Доказана возможность использования этого препарата для профилактики и лечения ряда вирусных заболеваний. Система интерферона осуществляет в организме контрольно-регуляторные функции, направленные на сохранение клеточного меостаза. Важнейшими из этих функции являются антивирусная, противоклеточная, иммуномодулирующая и радиопротективнаая.

 

Клиническое использование  интерферона и его продуктов.

 

Интерферон является универсальным  фактором неспецифической резидентности и образуется всеми клетками организма практически сразу же после внедрения вирусов. Наиболее активными продуцентами интерферона являются лимфоциты и макрофаги. При большинстве вирусных инфекции установлена четкая корреляция между уровнем интерферона и тяжестью заболевания. Как правило, количество интерферона заметно снижается при тяжелом течении болезни и возрастает при доброкачественном. В связи с этим использование готовых препаратов интерферона или стимуляции выработки собственного интерферона с помощью индукторов являются весьма перспективными методами профилактики и терапии вирусных инфекций.

 

СПИД.

 

Синдром приобретенного иммунного  дефицита - это новое инфекционное заболевание, которое специалисты  признают как первую в известной  истории человечества действительно  глобальную эпидемию. Ни чума, не черная оспа, ни холера не являются прецедентами, так как СПИД решительно не похож  ни на одну из этих и других известных  болезней человека. Чума уносила десятки  тысяч жизней в регионах, где разражалась  эпидемия, но никогда не охватывала всю планету разом. Кроме того, некоторые люди, переболев, выживали, приобретая иммунитет и брали на себя труд по уходу за больными и восстановлению пострадавшего хозяйства. СПИД не является редким заболеванием, от которого могут случайно могут пострадать немногие люди. Ведущие специалисты определяют в настоящее время СПИД как "глобальный кризис здоровья", как первую действительно всеземную и беспрецедентную эпидемию инфекционного заболевания, которое до сих пор по прошествии первой декады эпидемии не контролируется медициной и от него умирает каждый заразившейся человек.

 

СПИД к 1991 году был зарегистрирован  во всех странах мира, кроме Албании. В самой развитой стране мира - Соединенных  Штатах уже в то время один их каждых 100-200 человек инфицирован, каждые 13 секунд заражается еще один житель США и к концу 1991 года СПИД в  этой стране вышел на треть место  по смертности, обогнав роковые заболевания. Пока что СПИД вынуждает признать себя болезнью со смертельным исходом  в 100 % случаев.

 

Первые заболевшие СПИД люди выявлены в 1981 году. В течении прошедшей первой декады распространение вирус-возбудителя шло преимущественно среди определенных групп населения, которые называли группами риска. Это наркоманы, проститутки, гомосексуалисты, больные врожденной гемофилии (так как жизнь последних зависит от систематического введения препаратов из донорской крови) .

 

Однако к концу первой декады эпидемии в ВОЗ накопился  материал, свидетельствующий о том, что вирус СПИД вышел за пределы  названных групп риска. Он вышел  в основную популяцию населения.

 

С 1992 года началась вторая декада пандемии. Ожидают, что она будет  существенно тяжелее, чем первая. В Африке, например, в ближайшие 7-10 лет 25 % сельскохозяйственных ферм останутся  без рабочей силы по причине вымирания  от одного только СПИДа.

 

СПИД - одно из важнейших и  трагических проблем, возникших  перед человечеством в конце 20 века. Возбудитель СПИДа - вирус иммунодефицита человека (ВИЧ) - относится к ретровирусам. Своим названием ретровирусы обязаны необычному ферменту - обратной транскриптазе (ревертазе) , которая закодирована в их геноме и позволяет синтезировать ДНК на РНК-матрице. Таким образом, ВИЧ способен продуцировать в клетках-хозяевах, таких как "хелперные" Т-4 лимфоциты человека, ДНК-копии своего генома. Вирусная ДНК включается в геном лимфоцитов, где ее нахождение создает условия для развития хронической инфекции. До сих пор неизвестны даже теоретические подходы к решению такой задачи, как очистка генетического аппарата клеток человека от чужеродной (в частности, вирусной) информации. Без решения этой проблемы не будет полной победы над СПИДом.

 

Хотя уже ясно, что причиной синдрома приобретенного иммунодефицита (СПИД) и связанный с ним заболеваний  является вирус иммунодефицита человека (ВИЧ) , происхождение этого вируса остается загадкой. Есть убедительные серологические данные в пользу того, что на западном и восточном побережьях Соединенных Штатов инфекция появилась в середине 70-х годов. При этом случаи ассоциированных со СПИДом заболеваний, известных в центральной Африке, указывают на то, что там инфекция, возможно появилась еще раньше (50-70 лет) . Как бы то ни было, пока не удается удовлетворительно объяснить, откуда взялась эта инфекция. С помощью современных методов культивирования клеток было обнаружено несколько ретровирусов человека и обезьян. Как и другие РНК-содержащие вирусы, они потенциально изменчивы; поэтому у них вполне у них вполне вероятны такие перемены в спектре хозяев и вирулентности, которые могли бы объяснить появление нового патогена (существует несколько гипотез:

 

1) воздействие на ранее  существующий вирус неблагоприятных  факторов экологических факторов;

 

2) бактериологическое оружие;

 

3) мутация вируса в следствии радиационного воздействия урановых залежей на предполагаемой родине инфекционного патогена - Замбии и Заире) .

 

Начать разговор о синдроме приобретенного иммунодефицита имеет  смысл с краткого описания той системы организма, которую он выводит из строя, то есть системы иммунитета. Она обеспечивает в нашем теле постоянство состава белков и осуществляет борьбу с инфекцией и злокачественно перерождающимися клетками организма.

 

Как и всякая другая система, система иммунитета имеет свои органы и клетки. Ее органы - это тимус (вилочковая железа) , костный мозг, селезенка, лимфатические узлы (их иногда неправильно называют лимфатическими железами) , скопление клеток в глотке, тонком кишечнике, прямой кишке. Клетками именной системы являются тканевые макрофаги, моноциты и лимфоциты. Последние в свою очередь, подразделяются на Т-лимфоциты (созревание их происходит в тимусе, откуда и их название) и В-лимфоциты (клетки, созревающие в костном мозге) .

 

Макрофаги имеют многообразные  функции, они, например, поглощают бактерии, вирусы и разрушенные клетки. В-лимфоциты  вырабатывают иммуноглобулины - специфические  антитела против бактериальных вирусных и любых других антигенов - чужеродных высокомолекулярных соединениях. Макрофаги  и В-лимфоциты обеспечивают гуморальный (от лат. humor - жидкость) иммунитет.

 

Так называемые клеточный  иммунитет обеспечивают Т-лимфоциты. Их разновидность - Т-киллеры (от англ. - "убийца") способны разрушать клетки, против которых вырабатывались антитела, либо убивать чужеродные клетки.

 

Сложные и многообразные  реакции иммунитета регулируются за счет еще двух разновидностей Т-лимфоцитов: Т-хелперов (помощников) , обозначаемых также Т4, и Т-супрессоров (угнетателей) , иначе обозначаемых как Т8. Первые стимулируют реакции клеточного иммунитета, вторые угнетают их. В итоге обеспечивается нейтрализация и удаление чужеродных белков антителами, разрушение проникших в организм бактерий и вирусов, а также злокачественных переродившихся клеток организма, иначе говоря, происходит гармоническое развитие иммунитета.

 

Особенностью вируса иммунодефицита человека является проникновение в  его в лимфоциты, моноциты, макрофаги  и другие клетки, имеющие специальные  рецепторы для вирусов, и их разрушений, что приводит к разрушению всей иммуной системы, в результате чего организм утрачивает свои защитные организмы и не в состоянии противостоять возбудителям различных инфекций и убивать опухолевые клетки. Средняя продолжительность жизни инфицированного человека составляет 7-10 лет.